将QM计算Hirsheld电荷换作MM电荷后计算的结果有差异

Muby

各位老师好，我最近在做一个蛋白质计算的测试，产生了一些疑问，想请教一下老师：
在进行QM/MM的计算中，首先，我把研究对象A和影响的B残基Pro都算进了QM，而其他部分用点电荷嵌入的MM表示。在计算激发态后，我使用Hirsheld电荷产生了对应的电荷并重新进行QM/MM计算，其中再次计算时，QM仅包含研究对象A，而B残基作为MM点电荷嵌入，该电荷修改为上述计算的Hirsheld电荷，再重新计算激发态。我发现先前A+B计算激发态的值为470nm，而修改后则为432nm；然而，当我使用B残基的AMBER电荷做点电荷嵌入时是435nm。我怀疑在此过程中，量子效应可能较大。但我同时对操作是否有问题产生了疑问，为什么Hirsheld激发态电荷的拟合后为什么数值并不会更靠近A+B的值，以及是否可以通过修改电荷更加接近A+B同作QM时的值。
其中研究对象A和B存在一定的平行性，类似π作用，且B与A有氢键连接(以Pro的C=O与对象A的N-H作用)，在将B考虑为QM时会加帽。且A与B几乎不发生CT(经过IFCT验证)。
Hirsheld的电荷计算基于Multiwfn的7→11（ Atomic dipole corrected Hirshfeld atomic charge (ADCH)）
且gaussian计算激发态的表头为# wb97xd/gen td=(root=1, nstates=5) IOp(9/40=3) charge Nosymm  (gen为对阴离子加弥散)

sobereva

Hirshfeld对分子表面静电势描述极差，用于做电子嵌入目的的原子电荷完全离谱
看下文了解原子电荷的基本常识和不同计算方法的特点。只有对分子表面静电势重现性较好的原子电荷才能用于这种目的
一篇深入浅出、完整全面介绍原子电荷的综述文章已发表！
http://sobereva.com/714（http://bbs.keinsci.com/thread-46067-1-1.html）
《原子电荷计算方法的对比》（https://doi.org/10.3866/PKU.WHXB2012281）
RESP拟合静电势电荷的原理以及在Multiwfn中的计算
http://sobereva.com/441（http://bbs.keinsci.com/thread-10880-1-1.html）

Muby

sobereva 发表于 2026-5-21 12:26
Hirshfeld对分子表面静电势描述极差，用于做电子嵌入目的的原子电荷完全离谱
看下文了解原子电荷的基本常 ...

谢谢sob老师，我之前使用过RESP2对氨基酸残基进行了拟合，并将其氨基酸残基Pro的帽子都置零，使用Multiwfn的7→18→8→6→1→xxx.txt→1→xxx.out→y方法进行。在进行RESP2计算中，对其他原子都使用了点电荷嵌入的方法，且其他参数都按照您给的RESP2.sh程序计算气态和液态的表头得到，得到了Pro的电荷后更改。在更改计算的电荷后，得到的计算值依旧约为430nm，与此前将氨基酸Pro与研究A都置于QM模块中得到的~468nm差距似乎依旧比较大。
您提到之后，我又修改了一下，添加了激发态：
# wb97xd/gen td=(root=1, nstates=5) pop=MK IOp(6/33=2,6/42=6) charge Nosymm
gen是6-31*G以及6-31+G(描述阴离子)
计算得到的值约为430nm，依旧比较大
我猜测是否是因为Pro与研究A近似的π作用带来的交换关联等量子效应的影响较大，使得其使用电荷描述的效果比较差？